Nghiên cứu chỉ ra rằng, ban đầu, mai rùa vốn không phải để bảo vệ cơ thể chúng, mà là để đào đất.
Trở lại quãng thời gian cách đây 260 triệu năm, ngay trước thời đại khủng long. Cuộc hành trình này sẽ đi đến vùng Nam Phi hiện nay, đưa bạn đến một bờ sông. Và sau đó, hãy chờ đợi.
Nếu bạn may mắn, bạn có thể nhìn thấy một sinh vật nhỏ, bằng cỡ bàn tay đang thò đầu ra khỏi bùn. Nó trông như một con thằn lằn béo ú, với hai cánh phồng lên và đôi chân chắc nịch. Nhưng nếu bạn cố tóm lấy nó và lật lên, bạn sẽ thấy hai cánh của nó bị phồng lên vì phần xương sườn rất to, rộng và bằng phẳng, giúp phần dưới của nó vững chắc. Đây gần như một sinh vật nhỏ có một nửa cái mai (vỏ).
Đây là Eunotosaurus, và dù hơi giống thằn lằn, đó thực sự là một trong những loài rùa được biết đến sớm nhất.
Chiếc mai mang tính biểu tượng đặc trưng của loài rùa không phải để bảo vệ nó, mà là để đào đất.
Nó được phát hiện vào năm 1892 và bị bỏ qua trong gần một thế kỷ. Nhưng bằng cách nghiên cứu nhiều hóa thạch của loài bò sát bí ẩn này, Tyler Lyson, đến từ Bảo tàng Khoa học Tự nhiên Denver đã nghĩ ra một ý tưởng hấp dẫn mới về nguồn gốc con rùa. Ông nghĩ rằng chiếc mai mang tính biểu tượng đặc trưng của loài rùa không phải để bảo vệ nó, mà là để đào đất. Chiếc mai gắn liền với phần cánh tay mạnh mẽ để chuyển đất và cát. Trước khi rùa đã trở thành pháo đài bất khả xâm phạm, chúng là những tay đào đất chuyên nghiệp.
Trong gần một thế kỷ, các nhà sinh học đã tranh luận về việc rùa có mai – đó là một cuộc tranh luận diễn ra chậm chạp và nặng nề như chính loài sinh vật này vậy. Các nhà cổ sinh học chủ yếu lập luận rằng mai rùa được tiến hóa từ mô xương, còn gọi là vảy xương, bộ phận này cũng tạo thành các bộ giáp cho cá sấu, loài tatu, và nhiều loài khủng long. Những mô xương đơn giản này đã mở rộng, kết hợp với xương sườn và xương sống, tạo ra một vỏ bọc vững chắc. Nhưng các nhà sinh học tiến hoá không đồng ý. Bằng cách nghiên cứu phôi thai rùa ngày nay, họ suy luận rằng mai rùa tiến hóa từ xương sườn, phần xương này đã mở rộng và thực sự hợp nhất.
Nhưng cuộc tranh luận chẳng giúp ích gì đối với loài rùa nổi tiếng già nhất, gọi là Proganochelys. Loài rùa này đã có một chiếc mai phát triển đầy đủ (và rất nhọn), nghĩa là nó không thể cho chúng ta biết bất cứ điều gì về cấu trúc mai xuất hiện như thế nào.
Mọi thứ thay đổi vào năm 2008, khi các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát hiện một con rùa 220 triệu năm tuổi có một chiếc mai chỉ bao phủ phần bụng mà không che hết phần lưng của nó. Họ gọi con rùa này là Odontochelys - theo nghĩa đen, là "con rùa có răng nằm trong một nửa chiếc mai". Họ xem con rùa này là một hóa thạch trung gian xinh đẹp mang lại hy vọng nghiên cứu. Đặc biệt nhất, nó không có vảy xương. Tuy nhiên, nó lại có xương sườn rất lớn. Như vậy, các nhà sinh vật học tiến hoá đã đúng!
Sau đó, các nhà khảo cổ lại tìm thấy một loài rùa mới là Pappochelys. Chúng gia nhập vào gia đình các hóa thành đã có như Eunotosaurus. Với những hóa thạch này, các nhà khoa học có thể tái tạo lại sự tiến hóa của mai rùa.
Đầu tiên, các xương sườn phía dưới trở nên rộng hơn, to hơn và hợp nhất với nhau để tạo thành một nửa cái mai – giống như một cái yếm. Sau đó, các xương sườn phía trên lại đi theo công thức này và hợp nhất với cột sống, tạo ra cái mai. Cuối cùng, trải qua quá trình tiến hóa phức tạp hơn một chút, các xương sườn bắt đầu lớn dần trên bả vai, chứ không nằm bên dưới như đối với hầu hết các loài vật có xương sống khác sống trên cạn.
Loài rùa Eunotosaurus có cấu trúc cơ thể giống như một thợ đào đất chuyên nghiệp.
Các nhà khoa học lại tiếp tục đi tìm câu trả lời mai rùa đã tiến hóa như thế nào và để làm gì. "Khi tôi đến các hội nghị nghiên cứu về rùa, tôi nói chuyện với mọi người, và họ sẽ tự động nói rằng mai rùa là để bảo vệ chúng". Lyson nhớ lại. "Nhưng điều đó không có ý nghĩa". Mai loài rùa hiện đại có thể có tác dụng phòng thủ, bảo vệ, nhưng các xương sườn to lớn của loài rùa Eunotosaurus và Pappochelys lại cho thấy không phải như vậy. Mai của loài rùa này thậm chí không che kín hết cả đầu, cổ, hoặc lưng của chúng.
Vì vậy, để giải thích tại sao mai rùa phát triển, đầu tiên cần phải giải thích lý do tại sao xương sườn của chúng lại rộng lớn dần. Lyson đã đưa ra một câu trả lời mới bằng cách nghiên cứu một số lượng lớn các hóa thạch Eunotosaurus. Có một mẫu vật, do một cậu bé Nam Phi 8 tuổi phát hiện ra gần đây, đặc biệt quan trọng bởi vì nó bảo quản toàn bộ cơ thể, bao gồm cả bàn tay và bàn chân.
Lyson nhận thấy rằng loài Eunotosaurus có nhiều đặc điểm khác biệt. Nó có hộp sọ ngắn, phần chi trước lớn hơn và chắc chắn hơn so với chi sau. Bả vai và cánh tay có các khớp gắn kết lớn, tất cả đều nhằm giúp cánh tay của nó có lực tốt hơn. Tóm lại, loài rùa Eunotosaurus có cấu trúc cơ thể giống như một thợ đào đất chuyên nghiệp.
Những đặc điểm tương tự này cũng giúp bơi giỏi. Nhưng Lyson phát hiện ra loài Eunotosaurus còn có 2 đặc điểm mà kỹ năng đào cần nhưng kỹ năng bơi không cần: đó là móng vuốt lớn để phá vỡ đất đá, và xương dày để chịu đựng các lực nén. Thực ra, khi Lyson quan sát chân của nó trong mặt cắt ngang, anh phát hiện ra rằng cặp chân trước có xương siêu dày, nhưng các cặp chân sau không. Một lần nữa, tất cả đều cho thấy đó là một chuyên gia đào hang.
Eunotosaurus thường được tìm thấy ở gần ao và bờ sông.
Eunotosaurus thường được tìm thấy ở gần ao và bờ sông, nhưng sống tại thời điểm khí hậu Nam Phi rất khô. Có lẽ nó đã đào đất để trốn cái nóng. Đôi mắt của nó cũng là một bằng chứng. Một mẫu vật mới được phát hiện của Eunotosaurus vẫn còn có các vòng xơ cứng – các vòng xương cứng bao quanh mắt. Bằng cách này, Lyson suy luận rằng những động vật có đôi mắt nhỏ có thể nhạy cảm với ánh sáng. Ông suy luận đây là bằng chứng về một cuộc sống chủ yếu ở dưới lòng đất.
"Eunotosaurus rõ ràng đào bới rất giỏi", Rainer Schoch đến từ Bảo tàng Quốc gia về Lịch sử Tự nhiên ở Stuttgart nói. "Câu hỏi lớn là liệu các loài rùa đời đầu có nửa mai – như Pappochelys và Odontochelys-cũng đào giỏi không. Điều này rất quan trọng vì chúng đại diện cho các giai đoạn mai rùa thực sự hình thành".
Theo Business Insider, sau nhiều nghiên cứu, tìm hiểu, mai rùa, được xem là một ví dụ tiến hóa tuyệt vời . Ban đầu, mai rùa như một công cụ giúp rùa đào giỏi, sau đó đã tiến hóa thành như một bộ áo giáp. Lông vũ cũng là một ví dụ tiến hóa. Hiện nay lông vũ giúp chim bay được, nhưng lúc ban đầu mọc ra, lông vũ có thể chỉ là một phương pháp giữ ấm hoặc là một tín hiệu truyền tới bạn tình và đối thủ.
"Sự thay đổi trong đặc điểm cơ thể có thể chỉ mang lại một lợi ích cụ thể nào đó dựa trên các khả năng hiện thời, chứ không phải tương lai", Cebra-Thomas nói. "Điều này rất quan trọng, không chỉ để hiểu được sự tiến hóa của loài rùa".